CN104662769A - 充电控制装置以及充电时间运算方法 - Google Patents

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Abstract

在利用从充电器(10)输出的电力对电池(20)充电的充电控制装置中具备：检测单元，其检测电池(20)的电压和电流；充电状态运算单元，其使用检测单元的检测值来运算电池(20)的充电状态；可充电电力运算单元，其使用检测值来运算能够对电池(20)充电的可充电电力；充电电力运算单元，其运算从充电器向电池(20)供给的充电电力；以及充电时间运算单元，在可充电电力为表示能够从充电器输出的电力的可输出电力以上的情况下，充电时间运算单元参照表示电池(20)的充电时间相对于充电状态及充电电力的关系的对应表，基于由充电状态运算单元运算出的充电状态和由充电电力运算单元运算出的充电电力来运算直到电池(20)的充电状态达到规定的充电状态为止的电池的剩余充电时间，其中，在可充电电力小于可输出电力的情况下，充电时间运算单元与充电状态相应地从根据对应表运算出的剩余充电时间减少时间来运算剩余充电时间。

Description

充电控制装置以及充电时间运算方法
技术领域
本发明涉及一种充电控制装置以及充电时间运算方法。
本申请要求2012年9月21日申请的日本专利申请的特愿2012-208698号的优先权，针对文献参照中引用的指定国，上述申请记载的内容作为参照引用入本申请中，并作为本申请的记载的一部分。
背景技术
已知如下一种技术：使用表示电池中蓄积的电池容量与电池的端子电压的关系的对应表，根据端子电压来确定当前时间点被充电的电池容量(SOC)，与充电电流的量对应地记录多个表示预先登记的SOC与剩余充电时间的关系的对应表，参照该对应表来获取与SOC及充电电流量对应的剩余充电时间，并显示该剩余充电时间(专利文献1)。
专利文献1：日本特开2011-91879号公报
发明内容
发明要解决的问题
然而，上述对应表示出了充电电流越多则剩余充电时间越短的关系，在使用上述对应表进行的剩余充电时间的运算中，当在充电过程中充电电流变低时，剩余充电时间相比于充电电流变低前的剩余充电时间变长。即，存在无论是否处于充电中运算出的剩余充电时间都变长的问题。
本发明提供一种能够防止无论是否处于充电中所显示的剩余充电时间都增加并能够运算剩余充电时间的充电控制装置以及充电时间运算方法。
用于解决问题的方案
本发明通过以下方式来解决上述问题：在电池的可充电电力小于充电器的可输出电力的情况下，与电池的充电状态相应地从根据对应表运算出的剩余充电时间减少时间，由此运算电池的剩余充电时间。
发明的效果
根据本发明，起到以下效果：即使电池的充电电力降低，剩余充电时间也随着充电中的时间经过而减少，因此能够防止剩余充电时间增加。
附图说明
图1是本发明的实施方式所涉及的充电系统的框图。
图2是表示与图1的电池的充电电流对应的最高电压单元的电压特性的曲线图。
图3是图1的存储器中记录的对应表的概要图。
图4是图1的存储器中记录的对应表的概要图。
图5的(a)是表示充电电力的特性的曲线图，(b)是表示剩余充电时间运算用电力的曲线图，(c)是表示SOC的特性的曲线图，(d)是表示剩余充电时间的特性的曲线图。
图6的(a)是表示充电电力的特性的曲线图，(b)是表示SOC的特性的曲线图，(c)是表示追加充电计数器的特性的曲线图，(d)是表示剩余充电时间的特性的曲线图。
图7的(a)是表示SOC的特性的曲线图，(b)是表示指定电力的特性的曲线图，(c)是表示追加充电计数器的特性的曲线图，(d)是表示满充电标志的特性，(e)是表示剩余充电时间的特性的曲线图。
图8是表示图1的LBC的控制过程的流程图。
图9是表示图8的恒压控制的流程图。
图10是表示图8的追加充电控制的流程图。
具体实施方式
下面，基于附图来说明本发明的实施方式。
图1是本发明的实施方式所涉及的充电控制装置的充电系统的框图。本例的充电系统是对电动汽车、混合动力车辆这些车辆等对装载电池充电的系统。充电控制装置是充电系统的结构的一部分，装载于该车辆等。
本例的充电系统具备充电器10、电池20、显示部30、存储器40以及LBC50。电池20、显示部30、存储器40以及LBC 50装载于车辆侧。此外，装载充电装置的车辆除了具备电池20等结构以外，还具备电动机等结构，在图1中省略了图示。
充电器10是对电池20充电的充电器，设置于车辆的外部。充电器10是在LBC 50的控制下将从交流电源100输入的电力变换为适于电池20的充电的电力并输出到电池20的充电电路。充电器16具有逆变器、DC/DC转换器以及控制器等。充电器10通过线缆等与电池20连接。
电池20是通过连接多个锂离子电池等二次电池(以下也称为单元。)而构成的电池，是车辆的动力源。电池20经由逆变器(未图示)与电动机(未图示)连接。能够通过该电动机的再生对电池20充电，还能够利用车辆外部的充电器10对电池20充电。
显示部30是显示对电池20充电时的剩余充电时间的显示器。剩余充电时间表示使电池20的当前的充电状态(SOC：State of Charge、或者充电率)达到目标SOC为止的剩余的充电时间。显示部30的显示由LBC 50来控制。此外，显示部30不仅可以设置于车辆，也可以设置于例如用户所拥有的便携式电话等，或者还可以装载于包括充电器10的充电装置。另外，下面也将剩余充电时间简单地记载为充电时间。
存储器40是用于记录与电池20的状态有关的信息的记录介质。存储器40中记录的信息由LBC 50来管理。此外，在后文中叙述存储器40中记录的信息。
LBC(锂离子电池控制器)50是如下控制器：根据连接于电池20的电压传感器、电流传感器以及检测电池20的温度的传感器的检测值来测量电池20的SOC等，管理已被充电至电池20的电池容量等电池20的状态。另外，LBC 50还是如下控制器：通过与充电器10进行控制信号的发送和接收来控制充电器10，由此控制电池20的充电。
LBC 50具有电流检测部51、电压检测部52、温度检测部53、SOC运算部54、可充电电力运算部55、实际充电运算部56、充电器控制部57以及剩余充电时间以及运算部58。
电流检测部51与电池20连接，是检测电池20的电流的传感器。电流检测部51的检测值被输出到SOC运算部54、可充电电力运算部55、实际电力运算部56以及充电器控制部57。
电压检测部52与电池20连接，是检测电池20的电压的传感器。电压检测部52检测电池20所包含的多个电池各自的电压以及该多个电池的总电压。电流检测部52的检测值被输出到可充电电力运算部55和实际电力运算部56。
温度检测部53设置于电池20，是检测电池20的温度的传感器。温度检测部51的检测值被输出到可充电电力运算部55、实际电力运算部56以及充电器控制部57。
SOC运算部54通过对由电流检测部51检测出的检测值进行累加来对充电电流进行积分，从而运算电池20的SOC。SOC运算部54将运算出的SOC输出到充电器控制部57和剩余充电时间运算部58。
此外，SOC运算部54也可以根据电压检测部52的检测电压来运算电池20的SOC。电池20的电压与SOC之间具有相关性，因此，表示该相关性的对应表被记录于存储器40，SOC运算部54参照存储器40的该对应表运算与电压检测部52的检测电压对应的SOC来作为电池20的SOC。
此外，电池20与SOC的相关性根据电池20的劣化度不同而变化，因此也可以将对应表设为与电池20的劣化度相应的对应表。例如根据电池20的内阻来运算电池20的劣化度即可。
可充电电力运算部55根据电流检测部51的检测电流、电压检测部52的检测电压以及温度检测部53的检测温度来运算电池20的可充电电力。可充电电力是在电池20的充电时能够不加速电池20的劣化而充电的最大电力，是能够从充电器10输入到电池20的最大的输入电力。此外，可充电电力一般也被称为可输入电力或者最大可充电电力、最大可输入电力，在本实施方式中记载为可充电电力。可充电电力运算部55按以下方法来运算可充电电力。
对于电池20，与电池20的性能相应地对各单元设定充电上限电压。充电上限电压是为了防止电池20的劣化而成为对电池20充电时的上限的被预先确定的电压。充电上限电压被设定为在构成电池20的电池(单元)的内部开始析出锂的电压或者比开始析出锂的电压低的电压。
根据电池温度、输入到电池20的充电电流以及电池20的内阻来运算充电上限电压。例如，电池20的充电电流越大，则所运算出的充电上限电压越低，电池20的充电电流越小，则所运算出的充电上限电压越高。
在电池20由多个电池构成的情况下，必须将多个电池中的电压最高的电池的电压抑制为充电上限电压。可充电电力运算部55根据由电压检测部52检测出的各单元的电压来确定电压最高的单元。可充电电力运算部55基于所确定的单元的电压、该单元的内阻、单元的充电电流以及充电上限电压来运算能够输入到电池的可输入电流。
根据具有最高的端子电压的单元的内阻和该单元的充电上限电压来计算可输入电流。根据由电压检测部52检测出的该单元的端子电压和该单元的充电电流来运算单元的内阻。
图2是说明可输入电流(IMAX)的运算方法的图。可充电电力运算部55根据具有最高的端子电压的单元的内阻，如图2所示那样运算该单元的内阻线LR。
内阻线LR是针对具有最高的端子电压的单元表示该单元的充电电流与该单元的电压的关系的直线。此外，例如能够根据电池20的总内阻和电池20的开路电压来计算内阻线LR。电池20的总内阻是电池20所包含的多个单元的整体的电阻值。
充电上限电压线LV_LIM与电池20的充电电流具有相关性。因此，表示充电上限电压与电池20的充电电流的相关性的对应表被预先记录于存储器40，可充电电力运算部55通过参照该对应表并使用电流检测部51的检测电流来运算充电上限电压(相当于充电上限电压线LV_LIM)即可。
在图2所示的特性中，充电上限电压线LV_LIM与内阻线LR的交点处的电流成为能够向具有最高的端子电压的单元输入的可输入电流。由此，利用可充电电力运算部55运算出可输入电流。
而且，可充电电力运算部55能够通过对电池20的总内阻乘以可输入电流(IMAX)的平方来运算可充电电力。此外，可充电电力的运算方法也可以是除上述方法以外的方法。
可充电电力运算部55将运算出的可充电电力输出到充电器控制部57。
返回到图1，实际电力运算部56运算在电池20的充电过程中实际从充电器10供给到电池20的充电电力。相对于设定在充电器10侧的充电器10的输出电力，实际供给到电池20的充电电力由于电池20的内阻等而成为低于充电器10的输出电力的电力。实际电力运算部56根据电流检测部51的检测电流和电压检测部52的检测电压来进行运算。实际电力运算部56将运算出的充电电力输出到充电器控制部57。
充电器控制部57基于由电流检测部51检测出的检测电流、由可充电电力运算部55运算出的可充电电力、由实际电力运算部56运算出的电池20的充电电力以及充电器10的可输出电力来控制充电器10。
充电器10的可输出电力相当于充电器10的额定输出电力，是充电器能够输出的电力的最大值。即，可输出电力是根据充电器10的充电能力预先设定的值，充电器10的输出电力被限制为该可输出电力以下。充电器10的可输出电力根据充电器10不同而有所不同。因此，当充电器10与电池20通过线缆等连接时，充电器控制部57与充电器10进行通信，获取充电器10的可输出电力的信息。此外，利用连接充电器10与电池20的线缆内的通信线来进行充电器10与充电器控制部57之间的通信即可。
剩余充电时间运算部58基于由温度检测部53检测出的检测温度、由SOC运算部54运算出的SOC以及由实际电力运算部56运算出的充电电力来运算电池20的剩余充电时间。剩余充电时间运算部58将运算出的剩余充电时间显示于显示部30。
接着，说明本例的充电系统的控制。首先，说明对电池20充电时的充电控制。
LBC 50在基于用户等的操作而接收到利用充电器10开始电池20的充电的意思的信号时，设定电池20的目标充电率，确认充电器10与电池20之间的连接并开始充电控制。
充电器控制部57从充电器10获取充电器10的可输出电力。另外，充电器控制部57获取由可充电电力运算部55运算出的可充电电力。然后，充电器控制部57将可输出电力与可充电电力进行比较，根据该比较的结果和电池20的SOC来设定从充电器10向电池20供给的供给电力。
本例的电池20是装载于车辆等的二次电池，电池20的电池容量大。由于交流电源100的额定电力、充电器10的转换器的升压等，而在提高充电器10的可输出电力方面也存在局限性。因此，在电池20的SOC低的情况下，充电器10的可输出电力比电池20的可充电电力低。
在电池20的SOC高的情况下，能够向电池20输入的电力变低。因此，电池20的可充电电力比充电器10的可输出电力低。
在电池20的可充电电力为充电器10的可输出电力以上的情况下，充电器控制部57将从充电器10向电池20供给的供给电力设定为充电器10的可输出电力，向充电器10发送表示指令电力的信号。充电器10基于该信号以可输出电力开始对电池20充电。由此，电池20在额定电力充电控制下被充电。
另一方面，在电池20的可充电电力小于充电器10的可输出电力的情况下，充电器控制部57将从充电器10向电池20供给的供给电力设定为电池的可充电电力，向充电器10发送表示指令电力的信号。充电器10基于该信号降低来自充电器10的输出电流使得成为低于可输出电力的电力，来对电池20充电。
在电池20的充电过程中，可充电电力运算部55根据电流检测部51等的检测值来运算电池20的可充电电力，并发送到充电器控制部57。在电池20的可充电电力高于充电器10的可输出电力的状态下开始充电的情况下，充电器控制部57在电池20的充电过程中将电池20的可充电电力与充电器10的可输出电力进行比较。而且，当可充电电力小于可输出电力时，充电器控制部57控制充电器10，使得从充电器10向电池20供给的电力小于充电器10的可输出电力。充电器10基于来自充电器控制部57的控制信号来降低从充电器10输出的输出电流，以限制向电池20供给的供给电力。另外，随着电池20的SOC的上升，充电器控制部57控制充电器10使得向电池20供给的供给电力逐渐变小。充电器10一边使输出电压为固定，一边使输出电流随着电池20的SOC的上升而逐渐降低。由此，电池20在恒压控制下被充电。
充电器控制部57在恒压控制下利用电流检测部51的检测值来管理电池20的充电电流。对充电器控制部57预先设定有用于从恒压控制切换为追加充电控制的电流阈值(Ib)。
当继续进行恒压控制而电池20的电压变高、电池20接近满充电时，由于电池20的极化作用而来自充电器10的电流变得难以流入电池20。因此，在向电池20充电的电流小于电流阈值(Ib)的情况下，充电器控制部57切换为追加充电控制来继续电池20的充电，直到使电池20充电到满充电为止。
当电池20的充电电流小于电流阈值(Ib)时，充电器控制部57向充电器10发送包含追加充电控制的序列的信号。充电器10在接收到包含该序列的信号时，从恒压控制切换为追加充电控制。序列中包含从充电器10输出的输出定时和输出值，充电器10基于序列来控制输出。
此外，在此，也可以根据由SOC运算部54运算出的SOC的变化率(变化速度)小于规定的变化率来检测出电池20的充电电流小于电流阈值(Ib)。即，当电池20的充电电流变小时，充电至电池的电力变小，因此也能够基于电池的SOC的变化率检测出充电电流小于电流阈值(Ib)。
追加充电控制是如下的控制：在一定期间内停止从充电器10电池的输出，在经过该一定期间后从充电器10对电池20输出充电电流。而且，停止来自充电器10的输出的停止期间与充电电流的输出期间成为组。在一次追加充电中进行一次成组的控制。另外，随着追加充电的次数增加，停止期间逐渐变短，脉冲电流的峰值逐渐变小。
追加充电的次数是根据满充电的电池容量等电池20的规格等预先决定的。另外，一次追加充电的停止期间和电流峰值也同样是根据电池20的规格等预先决定的。
追加充电控制的序列设定为，通过多次进行一组的追加充电来从充电器10断续地输出。
充电器10通过将充电电流输出由序列决定的追加充电的次数来断续地输出电力。充电器控制部57从由恒压控制切换为追加充电控制时起开始利用追加充电的计数器来管理追加充电的次数。另外，充电器控制部57从切换为追加充电控制时起开始使追加充电计数值随着时间的经过而增加。而且，当由追加充电计数器计数到由序列决定的追加充电的次数阈值以上的次数时，使满充电的标志成立，结束电池20的充电。
接着，说明电池20的剩余充电时间的运算控制。
在存储器40中预先记录有图3所示的多个对应表。图3是表示充电时间相对于电池20的充电电力、电池温度及SOC的关系的对应表的概要图。
如图3所示，电池20的剩余充电时间与电池20的充电电力、电池温度及SOC具有相关性。即，电池20的温度越低，则充电时间越长，SOC越低，则充电时间越长。另外，向电池20充电的充电电力越低，则充电时间越长。充电时间表示电池20的充电状态达到目标SOC为止的电池20的剩余的充电时间(剩余充电时间)。因此，在目标SOC被设定为满充电时的SOC的情况下，充电时间表示用于使当前已被充电至电池20的充电容量达到满充电时的电池容量的时间。
在电池20的可充电电力为充电器10的可输出电力以上的情况下、即在恒定电力控制下对电池20充电的情况下，剩余充电时间运算部58参照图3的对应表，基于由实际电力运算部56运算出的电池20的充电电力、电池20的SOC以及温度来运算电池20的剩余充电时间。
具体地说，剩余充电时间运算部58从存储器40中记录的多个对应表中提取针对由实际电力运算部56运算出的充电电力的对应表。在恒定电力控制中，以充电器10的可输出电力对电池20充电，因此，在将充电器10的输出电力设定为可输出电力的情况下，电池20的充电电力成为实际被供给至电池20的电力。因此，在被可输出电力高的充电器10充电的情况下，剩余充电时间运算部58会提取充电电力高的对应表。
剩余充电时间运算部58参照所提取的对应表来提取与由温度检测部53检测出的温度及由SOC运算部54运算出的SOC对应的充电时间，由此运算电池20的剩余充电时间。然后，剩余充电时间运算部58使运算出的剩余充电时间显示于显示部30。
剩余充电时间运算部58以规定的周期进行上述运算，每次进行运算时都在显示部30中显示充电时间。在恒定电力控制中，电池20的充电电力固定不变。因此，在恒定电力控制中，剩余充电时间运算部58在所提取的同一个对应表中运算剩余充电时间，因此显示部30中显示的剩余充电时间随着SOC的增加而逐渐变短。
而且，当电池20的SOC增加而电池20的可充电电力小于充电器10的可输出电力时，如上所述，电池20的充电控制从恒定电力控制转变为恒压控制。
接着，对恒压控制的剩余充电时间进行说明。首先，使用图4来说明在恒压控制中基于电池20的充电电力并参照存储器40的对应表来运算剩余充电时间的情况(以下称为比较例1)。图4是表示在图3的对应表中将电池温度固定为0度的情况下SOC与充电电力的关系的对应表。在比较例1中，在恒压控制下，从充电器10输出的电力被限制，电池20的充电电力逐渐变低。剩余充电时间运算部58基于电池20的充电电力来提取存储器40的对应表，随着电力降低而选择充电电力低的对应表。
在恒压控制中，从充电器10输出的电流离散地降低，因此电池20的充电电力也离散地降低。例如，设由于充电器10的输出电力受限而电池20的充电电力从3.3kW(即将从恒定电力控制转变为恒压控制之前的电力)降低至1.2kW，在经过规定时间之后从1.2kW降低至0.6kW。设充电电力从3.3kW降低至1.2kW前后的电池20的SOC为60％，从1.2kW降低至0.6kW前后的电池20的SOC为80％。
此外，在此，为了易于说明而如图4所示那样列举了例示性的数值，使电力从3.3kW降低至1.2kW，从1.2kW降低至0.6kW，在本例中，恒压控制下的电力的变化量被设定为任意的值。
在3.3kW(SOC：60％)时，通过对应表运算出的电池20的剩余充电时间是165分钟，当从3.3kW降低至1.2kW时，剩余充电时间从165分钟上升至428分钟。另外，在1.2kW(SOC：80％)时，通过对应表运算出的电池20的剩余充电时间是175分钟，当从1.2kW降低至0.6kW时，剩余充电时间从175分钟上升至342分钟。
即，在比较例1中，在输出电力降低的前后，如果电池20的SOC相同且电池温度相同，则当电池20的充电电力变低时，电池20的剩余充电时间变大。在恒压控制中，电池20的输出电力逐渐降低，因此每当输出电力降低时，剩余充电时间都会变长。在比较例1中，无论是否处于电池20的充电中，显示部30中显示的剩余充电时间都增加，因此存在给正看着显示部30的剩余充电时间的用户带来不适感的问题。
在本发明中，剩余充电时间运算部58通过互不相同的方法进行恒定电力控制中的剩余充电时间的运算控制和恒压控制中的剩余充电时间的运算控制。当基于来自充电器控制部57的信号从恒定电力控制转变为恒压控制时，剩余充电时间运算部58在即将从恒定电力控制转变为恒压控制之前将基于该时间点的充电电力提取出的对应表固定。而且，即使由于恒压控制而电力降低，剩余充电时间运算部58也不更换对应表，而在固定了的对应表中运算剩余充电时间。
剩余充电时间运算部58从SOC运算部54获取恒压控制中的电池20的SOC，从温度检测部53获取电池20的温度。然后，剩余充电时间运算部58参照固定了的对应表运算与SOC及温度对应的充电时间来作为剩余充电时间。
例如，与比较例1同样地设本发明的LBC 50进行的恒压控制是使电力从3.3kW(即将从恒定电力控制转变为恒压控制之前的电力)降低至1.2kW，在经过规定时间之后从1.2kW降低至0.6kW。设电池温度为0度。设从恒定电力控制转变为恒压控制时的SOC为60％，充电电力从1.2kW降低至0.6kW时的SOC为80％。
剩余充电时间运算部58将在恒定电力控制下参照过的对应表(3.3kW的对应表)固定。而且，虽然由于恒压控制而电池20的充电电力降低至1.2kW，但剩余充电时间运算部58使用固定了的对应表来运算剩余充电时间。在电池20的充电电力降低至1.2kW之后，在规定时间的充电过程中，电池20的SOC随着时间的经过而从60％起开始上升。在3.3kW的对应表(参照图4)中，在从恒定电力控制切换为恒压控制时，剩余充电时间运算部58运算与SOC(60％)对应的剩余充电时间(165分钟)。而且，在恒压控制中(以1.2kW充电的过程中)，当SOC为70％时，剩余充电时间运算部58在3.3kW的对应表(参照图4)中运算与SOC(70％)对应的剩余充电时间(119分钟)。
当电池20的充电电力从1.2kW降低至0.6kW时，SOC上升至80％，剩余充电时间运算部58在固定了的3.3kW的对应表(参照图4)中运算与SOC(80％)对应的剩余充电时间(73分钟)。由此，恒压控制中的剩余充电时间从165分钟变为119分钟、73分钟等随着SOC的上升而减少的时间。
然后，剩余充电时间运算部58使与SOC相应地减少后的剩余充电时间显示于显示部30。
即，在本例中，在电池20的可充电电力变为小于充电器10的可输出电力而从恒定电力控制转变为恒压控制的情况下，剩余充电控制运算部58通过使与SOC的增加相应地从根据在恒定电力控制中使用了的对应表运算出的从恒定电力控制转变为恒压控制的时间点的剩余充电时间减少时间，来运算恒压控制中的剩余充电时间。因此，在本例中，即使在由于恒压控制而电池20的充电电力降低的情况下，也不会如比较例1那样因对应表的更换导致剩余充电时间增加。其结果，无论是否处于电池20的充电中，都能够消除显示部30中显示的剩余充电时间增加而给正看着显示部30的剩余充电时间的用户带来不适感的问题。
使用图5来说明比较例1和本发明中的、恒定电力控制中的剩余充电时间的变化和恒压控制中的剩余充电时间的变化。图5的(a)是表示与时间对应的充电电力的特性的曲线图，(b)是表示剩余充电时间运算用电力的特性的曲线图，(c)是表示与时间对应的SOC的特性的曲线图，(d)是表示与时间对应的剩余充电时间的特性的曲线图。在各曲线图中，实线示出本发明的特性，虚线示出比较例1的特性。时间(ta)表示电池20的充电电力成为充电器10的可输出电力的时间点。
剩余充电时间运算用电力是由剩余充电时间运算部58在参照对应表时使用的电池20的充电电力。如图5的(a)所示，在时间(ta)之前进行恒定电力控制，因此电池20的充电电力是固定的。在时间(ta)之后进行恒压控制，因此电池20的充电电力随着时间的经过而变低。
在恒定电力控制中，如图5的(b)所示，电池20的充电电力是固定的，因此由剩余充电时间运算部58选择存储器40的对应表时使用的电力(剩余充电时间运算用电力)是固定的。如图5的(c)所示，SOC随时间的经过而上升。剩余充电时间运算用电力是固定的，因此剩余充电时间运算用的对应表固定不变。因此，如图5的(d)所示，剩余充电时间随着SOC的增加而减少。
关于时间(ta)之后的恒压控制，在比较例1中，在恒压控制中也基于电池20的充电电力选择对应表来运算剩余充电时间。因此，如图5的(b)所示，在比较例1中，剩余充电时间运算用电力以与电池20的充电电力的特性相同的轨迹降低。而且，如图5的(d)所示，在比较例1中，随着剩余充电时间运算用电力的降低而进行对应表的更换，因此无论是否处于充电中，剩余充电时间都增加。
另一方面，在本发明中，在时间(ta)之后，电池20的充电电力降低，但剩余充电时间运算部58将时间(ta)的时间点的充电电力固定为剩余充电时间运算用电力(参照图5的(b))。而且，剩余充电时间运算部58通过与SOC相应地从在时间(ta)的时间点参照存储器40的对应表运算出的剩余充电时间减少时间来运算剩余充电时间。因此，在本发明中，如图5的(d)所示，剩余充电时间从在时间点(ta)的时间点参照对应表运算出的剩余充电时间(Ts)起开始以随着SOC的增加而减少的方式推移。
接着，说明追加充电控制的剩余充电时间。当基于来自充电器控制部57的信号从恒压控制转变为追加充电控制时，剩余充电时间运算部58与追加充电的次数相应地对在即将转变为追加充电控制之前运算出的剩余充电时间(即在电池20的充电电流成为电流阈值(Ib)的时间点由剩余充电时间运算部58运算出的剩余充电时间)进行减法运算，来运算追加充电控制中的剩余充电时间。追加充电的次数已由序列预先决定。当追加充电的次数达到由序列决定的次数而结束了最后一次追加充电时，剩余充电时间运算部58对剩余充电时间减去时间使其变为零。另外，关于每一次追加充电所减少的时间的长度，既可以是固定值，也可以使其与由序列决定的一次追加充电的时间相对应。
充电器控制部57管理追加充电的次数，每当使追加充电计数器增加时，都向剩余充电时间运算部58发送信号。剩余充电时间运算部58基于该信号同样地管理追加充电的次数。而且，剩余充电时间运算部58在使追加充电次数的计数器增加的定时对剩余充电时间进行减法运算，更新显示部30中显示的时间。然后，剩余充电时间运算部58在确认由追加充电计数器计数到由序列决定的追加充电的次数且满充电标志成立时，设剩余充电时间为零。
使用图6来说明比较例2和本发明中的充电控制中的剩余充电时间的变化。图6的(a)是表示与时间对应的充电电力的特性的曲线图，(b)是表示与时间对应的SOC的特性的曲线图，(c)是表示与时间对应的追加充电计数器的特性的曲线图，(d)是表示与时间对应的剩余充电时间的特性的曲线图。在各曲线图中，实线示出本发明的特性，虚线示出比较例2的特性。时间(ta)表示电池20的充电电力成为充电器10的可输出电力的时间点，时间(tb)表示电池20的充电电流成为电流阈值(Ib)的时间点。在比较例2中，在时间(tb)之后，与SOC的运算值相应地运算剩余充电时间，以随着SOC的运算值的升高而减少剩余充电时间的方式进行运算。
在追加充电控制中，如图6的(a)所示那样向电池20断续地供给电流，因此电池20的充电电力以接近零的值被近似地示出。另外，如图6的(b)所示，电池20的SOC已经处于接近满充电时的SOC的状态，供给至电池20的充电电力低，因此时间(tb)之后的SOC大致固定为高的值。
在比较例2中，与SOC的运算值相应地运算时间(tb)之后的剩余充电时间，时间(tb)之后的SOC的变化量小，因此剩余充电时间也成为固定值。即，无论是否处于基于追加充电的充电中，剩余充电时间都不会减少而成为固定的时间。
另一方面，在本例中，通过与追加充电的次数相应地对剩余充电时间进行减法运算来运算时间(tb)之后的剩余充电时间。如图6的(c)所示，追加充电计数值在时间(tb)之后随着时间的经过而增加。因此，如图6的(d)所示，剩余充电时间随着追加充电计数器的增加(即时间的经过)而减少。
在此，说明向车辆的驱动用电动机(未图示)供给电力的电池20的充电电流和电池20的剩余充电时间。利用充电器10对电池20充电时的充电电流为0.3mA～1.0A程度的大范围(range)的电流值。因此，关于检测这样的范围的电流值的电流传感器(电流检测部51)，检测小的电流变化时的检测精度与检测大范围的电流值的程度相应地劣化(传感器的分辨率低)。而且，当如比较例2那样根据这样的电流传感器的检测值来运算SOC并与运算出的SOC相应地运算剩余充电时间时，由于电流传感器的检测误差，而无论是否处于充电中剩余充电时间都有增加的可能性。
在本例中，在电池20的充电电流成为电流阈值(Ib)的时间点，通过与追加充电的次数相应地对在恒压控制中运算出的剩余充电时间进行减法运算，来与经过时间相应地进行减法运算，由此运算剩余充电间。因此，在本例中，即使在电池20接近满充电而SOC的变化量小的状态下，也不会如比较例2那样在追加充电过程中剩余充电时间成为固定值、或者由于电流传感器的误差而剩余充电时间增加。其结果，能够消除如下问题：无论是否处于电池20的充电中显示部30中显示的剩余充电时间都增加或者即使时间经过剩余充电时间也不减少，从而给正看着显示部30的剩余充电时间的用户带来不适感。
使用图7来说明本例的充电控制中的电池20的状态和剩余充电时间。图7的(a)是表示与时间对应的SOC的特性的曲线图，(b)是表示与时间对应的指令电力的特性的曲线图，(c)是表示与时间对应的追加充电计数器的特性的曲线图，(d)是表示与时间对应的满充电标志的特性的曲线图，(e)是表示与时间对应的剩余充电时间的特性的曲线图。指令电力是从充电器控制部57对充电器58输出的指令值。在追加充电控制中相当于序列中示出的电力值。
时间(ta)表示电池20的可充电电力达到充电器10的可输出电力的时间点，时间(tb)表示电池20的充电电流达到电流阈值(Ib)的时间点。时间(tb1)表示结束第一次追加充电的时间点，时间(tb2)表示结束第二次追加充电的时间点，时间(tc)表示满充电的地点。此外，时间(ta)和时间(tb)分别对应于图5的时间(ta)和图6的时间(tb)。
在恒定电力控制中，在指令电力固定地推移的同时，电池20的SOC升高，剩余充电时间减少。在时间(ta)，由于恒压控制而指令电力逐渐降低。虽然指令电力降低了，但电池20被供给电力。因此，电池20的SOC以比恒定电力控制中的SOC的变化量低的变化量上升。剩余充电时间与SOC的增加相应地减少。
在时间(tb)，由于追加充电控制而指令电力基于追加充电控制的序列来推移。在时间(tb)的时间点，由充电器控制部57进行一次追加充电，由此追加充电计数器递增计数为第一次。然后，在结束第一次追加充电时(时间(tb1))，剩余充电时间运算部58对剩余充电时间减去规定的时间。
由充电器控制部57进行第二次追加充电，追加充电计数器递增计数为第二次。然后，在结束第二次追加充电时(时间(tb2))，剩余充电时间运算部58对剩余充电时间减去规定的时间。在时间(tc)的时间点，满充电标志成立，LBC 50结束充电控制。
接着，使用图8～图10来说明由LBC 50进行的充电控制的流程。图8是表示LBC 50的充电控制的控制过程的流程图。图9是表示恒压控制的控制过程的流程图。图10是表示追加充电控制的控制过程的流程图。
在步骤S1中，充电器控制部57在确认电池20与充电器10的连接后，基于来自充电器10的信号来检测充电器10的可输出电力，开始充电。
在步骤S2中，电流检测部51检测电池20的电流，电压检测部52检测电池20的电压，温度检测部53检测电池20的温度。在步骤S3中，可充电电力运算部55使用在步骤S2中检测出的检测值来运算电池20的可充电电力。
在步骤S4中，充电器控制部57将可充电电力与可输出电力进行比较。在电池20的可充电电力为充电器10的可输出电力以上的情况下，在步骤S5中，充电器控制部57使充电器10输出可输出电力来对电池20充电。
在步骤S6中，在以可输出电力进行充电的过程中，利用电流检测部51等来检测电池20的电流、电压以及温度。在步骤S7中，SOC运算部54使用在步骤S6中检测出的检测电流来运算电池20的SOC。
在步骤S8中，实际电力运算部56使用在步骤S6中检测出的检测电压和检测电流来运算电池20的充电电力。在步骤S9中，剩余充电时间运算部58从记录于存储器40的多个对应表中选择与在S7中运算出的充电电力对应的对应表。
然后，剩余充电时间运算部58参照该对应表运算与在步骤S6中检测出的电池温度及在步骤S7中运算出的SOC对应的充电时间来作为剩余充电时间(步骤S10)。在步骤S11中，剩余充电时间运算部58将在步骤S10中运算出的剩余充电时间显示于显示部30，返回到步骤S3。此外，在步骤S3中，使用在步骤S6中检测出的检测值来运算电池20的可充电电力。
在步骤S4中，在电池20的可充电电力小于充电器10的可输出电力的情况下，在步骤S20中，LBC 50如以下那样进行恒压控制。
如图9所示，在步骤S21中，充电器控制部57控制充电器10，以使充电器10的输出电力降低至低于可输出电力的电力。在步骤S22中，在恒压控制下的充电过程中，利用电流检测部51等来检测电池20的电流、电压以及温度。在步骤S23中，SOC运算部54使用步骤S22的检测电流来运算电池20的SOC。
在步骤S24中，剩余充电时间运算部58从在即将进行恒压控制之前选择出的对应表(在步骤S9中选择出的对应表)中提取与在步骤S23中运算出的SOC对应的充电时间，由此使时间与SOC的增加相应地减少来运算剩余充电时间。在步骤S26中，充电器控制部57将在步骤S22中检测出的电池20的充电电流与电流阈值(Ib)进行比较。
在充电电流为电流阈值(Ib)以上的情况下，返回到步骤S21，反复进行恒压控制的流程。另一方面，在充电电流小于电流阈值(Ib)的情况下，LBC 50结束恒压控制，转到步骤S30的追加充电控制。
如图10所示，在步骤S31中，充电器控制部57发送表示追加充电控制的序列的信号并控制充电器10。在步骤S32中，剩余充电时间运算部58对追加充电的次数进行递增计数。在步骤S33中，剩余充电时间运算部58与追加充电的次数相应地减去时间来运算剩余充电时间。在步骤S34中，剩余充电时间运算部58显示充电时间。
在步骤S35中，充电器控制部57将在步骤S32中计数得到的追加充电次数与表示充电结束的次数阈值进行比较。在追加充电次数为次数阈值以下的情况下，返回到步骤S31，LBC 50继续进行追加充电控制。在追加充电次数比次数阈值多时，充电器控制部57使满充电标志成立，剩余充电时间运算部58设充电时间为零，结束本例的控制。
如上所述，在本例中，在电池20的可充电电力为充电器10的可输出电力以上的情况下，参照表示充电时间相对于SOC及电池20的充电电力的关系的对应表，基于运算出的SOC和运算出的充电电力来运算电池20的剩余充电时间，在可充电电力小于可输出电力的情况下，与SOC相应地从根据该对应表运算出的剩余充电时间减少时间来运算剩余充电时间。由此，即使在由于因充电电力的降低引起对应表的切换而对应表中的剩余充电时间增加的情况下，也能够使实际运算出的电池20的剩余充电时间减少。其结果，起到防止无论是否处于充电中所显示的剩余充电时间都增加的效果。
另外，在本例中，通过与SOC相应地从在可充电电力成为可输出电力的时间点参照对应表运算出的剩余充电时间减少时间，来运算剩余充电时间。由此，在从恒定电力控制转变为恒压控制的情况下，能够使充电时间从控制发生切换的时间点的剩余充电时间起随着充电的经过而减少。其结果，能够使显示于显示部30的剩余充电时间不给用户带来不适感地被显示。
另外，在本例中，从记录于存储器40的多个对应表中选择与由实际电力运算部56运算出的充电电力对应的对应表来运算剩余充电时间。由此，能够与可输出电力不同的充电器10相应地运算剩余充电时间。
另外，在本例中，参照存储器40的对应表，基于电池20的SOC、电池20的充电电力以及电池20的温度来运算剩余充电时间。由此，能够运算出与电池20的温度相应的剩余充电时间。
此外，在本例中，也可以是，在追加充电控制中运算剩余充电时间时，根据温度来设定要减去的值(时间)，电池温度越低，则剩余充电时间运算部58使要减去的值越小。在追加充电控制中，从电池20的特性来看，电池温度越低则充电时间越长。因此，剩余充电时间运算部58根据温度检测部53的检测温度来管理追加充电控制中的电池20的温度，并以如下方式进行运算：电池温度越低，则使减去的值越小，以使剩余充电时间越长。由此，能够准确地运算出与电池温度相应的剩余充电时间。另外，充电控制部58也可以根据电池温度来设定追加充电的序列。
另外，在本例中，也可以是，基于电池20的SOC比规定的变化量阈值小的情况下的电池20的充电电流来设定用于切换为追加充电控制的电流阈值(Ib)。如上所述，追加充电控制是在由于电池20的极化作用而无法通过恒定电力控制或者恒压控制有效地充电的情况下进行的控制，是在电池20接近满充电的状态下进行的充电控制。
作为电池20的SOC特性，当电池20接近满充电时，SOC的变化量极小。因此，预先设定变化量阈值来作为表示电池20的SOC接近满充电的状态的阈值，基于该变化量阈值来设定电流阈值(Ib)。由此，通过检测充电电流，能够掌握到SOC的变化量变小且电池20接近满充电的状态，在本例中，能够检测出进行追加充电控制的定时。
上述电流检测部51和电压检测部52相当于本发明的“检测单元”，温度检测部53相当于本发明的“温度检测单元”，SOC运算部54相当于本发明的“充电状态运算单元”，可充电电力运算部55相当于本发明的“可充电电力运算部”，充电时间运算部58相当于本发明的“充电时间运算单元”，存储器40相当于本发明的“存储单元”。
附图标记说明
10：充电器；20：电池；30：显示部；40：存储器；50：LBC；51：电流检测部；52：电压检测部；53：温度检测部；54：SOC运算部；55：可充电电力运算部；56：实际电力运算部；57：充电器控制部；58：剩余充电时间运算部；100：交流电源。

Claims (5)

1.一种充电控制装置，利用从充电器输出的电力对电池充电，该充电控制装置的特征在于，具备：
检测单元，其检测上述电池的电压和电流；
充电状态运算单元，其使用上述检测单元的检测值来运算上述电池的充电状态；
可充电电力运算单元，其使用上述检测值来运算能够对上述电池充电的可充电电力；
充电电力运算单元，其运算从上述充电器向上述电池供给的充电电力；以及
充电时间运算单元，在上述可充电电力为表示能够从上述充电器输出的电力的可输出电力以上的情况下，该充电时间运算单元参照表示上述电池的充电时间相对于上述充电状态及上述充电电力的关系的对应表，基于由上述充电状态运算单元运算出的上述充电状态和由上述充电电力运算单元运算出的上述充电电力来运算直到上述电池的充电状态达到规定的充电状态为止的上述电池的剩余充电时间，
其中，在上述可充电电力小于上述可输出电力的情况下，上述充电时间运算单元与上述充电状态相应地从根据上述对应表运算出的上述剩余充电时间减少时间来运算上述剩余充电时间。
2.根据权利要求1所述的充电控制装置，其特征在于，
在上述可充电电力小于上述可输出电力的情况下，上述充电时间运算单元与上述充电状态相应地从在上述可充电电力变为上述可输出电力的时间点参照上述对应表运算出的上述剩余充电时间减少时间来运算上述剩余充电时间。
3.根据权利要求1或2所述的充电控制装置，其特征在于，
还具备存储单元，该存储单元针对每个上述充电电力存储多个上述对应表，
上述充电时间运算单元从多个上述对应表中选择与由上述充电电力运算单元运算出的上述充电电力对应的对应表，来运算上述剩余充电时间。
4.根据权利要求1～3中的任一项所述的充电控制装置，其特征在于，
还具备电池温度检测单元，该电池温度检测单元检测上述电池的温度，
上述对应表是表示上述充电状态与上述电池的温度的关系的对应表，
上述充电时间运算单元参照上述对应表，基于由上述充电状态运算单元检测出的上述充电状态、由上述充电电力运算单元检测出的上述充电电力以及由上述电池温度检测单元检测出的上述电池的温度来运算上述剩余充电时间。
5.一种充电时间运算方法，用于运算利用从充电器输出的电力充电的电池的充电时间，该充电时间运算方法的特征在于，包括以下步骤：
检测上述电池的电压和电流；
使用通过上述检测得到的检测值来运算上述电池的充电状态；
使用上述检测值来运算能够对上述电池充电的可充电电力；
运算从上述充电器向上述电池输出的充电电力；以及
在上述可充电电力为表示能够从上述充电器输出的电力的可输出电力以上的情况下，参照表示上述电池的充电时间相对于上述充电状态及上述充电电力的关系的对应表，基于运算出的上述充电电力和运算出的上述充电状态来运算直到上述电池的充电状态达到规定的充电状态为止的上述电池的剩余充电时间，
其中，在上述可充电电力小于上述可输出电力的情况下，与上述充电状态相应地从根据上述对应表运算出的上述剩余充电时间减少时间来运算上述剩余充电时间。
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